Cărbunele în diferitele sale modificări poate avea o culoare de la maro la negru. Este un combustibil bun, deci este folosit la conversia energiei termice în energie electrică. Se formează ca urmare a acumulării de masă vegetală și a trecerii proceselor fizice și chimice în ea.
Diverse modificări ale cărbunelui
Acumularea de pulpă de lemn în solul mlaștinos duce la formarea turbei, care este precursorul cărbunelui. Formula de turbă este destul de complicată, în plus, nu există un raport stoechiometric specific pentru acest tip de cărbune. Turba uscată este formată din atomi de carbon, hidrogen, oxigen, azot și sulf.
În plus, turba sub expunere prelungită la temperaturi ridicate și presiuni ridicate care rezultă din cursul proceselor geologice, suferă un număr dintre următoarele modificări ale cărbunelui:
- Carbune brun sau lignit.
- Bitum.
- Cărbune.
- Antracit.
Produsul final al acestui lanț de transformări este grafitul dur sau cărbunele asemănător grafitului, a cărui formulă este carbonul pur C.
Lemn de carbonifer
Cu aproximativ 300 de milioane de ani în urmă, în perioada Carboniferului, cea mai mare parte a pământului planetei noastre era acoperită cu păduri de ferigi gigantice. Treptat, aceste păduri s-au stins, iar lemnul s-a acumulat în solurile mlăștinoase pe care creșteau. O cantitate mare de apă și murdărie a creat obstacole pentru pătrunderea oxigenului, astfel încât lemnul mort nu s-a descompus.
De mult timp, lemnul nou mort a acoperit straturile mai vechi, a căror presiune și temperatură au crescut treptat. Procesele geologice asociate au dus în cele din urmă la formarea zăcămintelor de cărbune.
Proces de carbonizare
Termenul „carbonizare” se referă la transformarea metamorfică a carbonului asociată cu o creștere a grosimii straturilor arborescente, mișcări și procese tectonice, precum și o creștere a temperaturii în funcție de adâncimea straturilor.
Creșterea presiunii modifică în primul rând proprietățile fizice ale cărbunelui, a cărui formulă chimică rămâne neschimbată. În special, se modifică densitatea, duritatea, anizotropia optică și porozitatea. O creștere a temperaturii schimbă însăși formula cărbunelui către o creștere a conținutului de carbon și o scădere a oxigenului și a hidrogenului. Aceste procese chimice duc la o creștere a caracteristicilor combustibilului cărbunelui.
Cărbune
Această modificare a cărbunelui este foarte bogată în carbon, ceea ce duce la un coeficient ridicat de transfer de căldură și duce la utilizarea sa în industria energetică ca principal combustibil.
Formula cărbunelui constă însubstanțe bituminoase, a căror distilare face posibilă extragerea din el a hidrocarburilor aromatice și a unei substanțe cunoscute sub numele de cocs, care este utilizată pe scară largă în procesele metalurgice. Pe lângă compușii bituminoși, în cărbune există mult sulf. Acest element este principala sursă de poluare a aerului din arderea cărbunelui.
Cărbunele este negru și arde încet, creând o flacără galbenă. Spre deosebire de cărbune brun, puterea sa calorică este mai mare și se ridică la 30-36 MJ/kg.
Formula cărbunelui are o compoziție complexă și conține mulți compuși de carbon, oxigen și hidrogen, precum și azot și sulf. O astfel de varietate de compuși chimici a fost începutul dezvoltării unei întregi direcții în industria chimică - carbochimia.
În prezent, cărbunele aproape a fost înlocuit cu gaze naturale și petrol, dar continuă să existe două utilizări importante:
- combustibil principal în centralele termice;
- sursă de cocs obținută prin arderea fără oxigen a cărbunelui în furnale închise.
